CN208415258U - 一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其包括一位于中心的桁架支撑桩、围绕于桁架支撑桩外部的定位桁架及双层钢套筒，定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒连接在一起。本实用新型针对海上风力发电机组桩基钢承台基础和导管架基础在海上施工现场需要进行精确定位打桩，提供一种能准确对位的双层沉桩定位模架，使钢管桩能定位准确，大大减小了沉桩施工难度。定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒采用插入式连接，安装和拆除均容易操作。在完成沉桩操作后，还可以对定位模架进行拆除并重复利用，适用性广，降低了工程造价。

Description

一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架

技术领域

本实用新型涉及一种海上风力发电机组桩基钢承台基础技术领域，尤其涉及沉桩定位模架。

背景技术

桩基础是海上建筑物重要的结构型式，目前在海上风力发电机组基础中常见有单桩基础、导管架基础、高桩承台基础。

单桩基础由于其桩基唯一，属于非空间结构，作用力臂小，为了满足风力发电机组传来的荷载和各种环境荷载作用，要求桩径较大，桩径基本大于7m，施工时对设备能力要求高，施工难度大。

高桩承台基础常见于码头和桥墩基础，承台多为现浇钢筋混凝土结构，限于海上风电场区域往往风浪大，海上施工效率低，存在安全隐患。为了减少海上作业工序，可以用钢承台代替现浇钢筋混凝土承台，钢承台在陆上整体预制成型一次安装到位。

在水深较大时，海上风力发电机组导管架基础结构整体刚度较大，受波浪和水流等环境荷载的作用较小，对地质条件要求不高，因此导管架基础在深水区域应用很广泛。

桩基钢承台基础和导管架基础中上部结构与桩基均采用插入式连接，对桩基偏差要求严格。目前常用的海上打桩船沉桩或定位船插打均无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种使海上风力发电机组基础沉桩对位精确，施工难度减小、效率提高的沉桩定位模架。

本实用新型采用了下述技术方案：一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其包括：一位于中心的桁架支撑桩、围绕于桁架支撑桩外部的定位桁架及双层钢套筒，定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒连接在一起，定位桁架从双层钢套筒向外部延伸形成间隔均匀的多个支部，支部的数量与海上风力发电机组基础的钢管桩数量一致，每个支部外端中心具有用于容纳钢管桩的龙口，双层钢套筒由同轴异径的内钢筒、外钢筒及顶盖构成，双层钢套筒与定位桁架通过节点固定在一起，桁架支撑桩套接于双层钢套筒的内、外钢筒之间。

桁架支撑桩为8m～15m的大直径桩。

外钢筒的内径比桁架支撑桩的外径大2～5cm，内钢管的外径比桁架支撑桩的内径小2～5cm，外钢筒下部设有多个贯穿筒壁的将桁架支撑桩固定在双层钢套筒内的锁紧螺栓。

双层钢套筒外壁焊接有用于与节点固定在一起的节点钢板。

每个龙口位置的定位桁架上设置有上、下层的桩抱箍，桩抱箍通过连接杆件与定位桁架连接在一起。

桩抱箍由左右对称的活动手臂、固定背架和抱紧千斤顶组成，固定背架相对于定位桁架固定，活动手臂中部铰接于固定背架，活动手臂的第一端连接于抱紧千斤顶的活塞杆外伸端，活动手臂第二端上设置有可沿钢管桩桩身滚动的滚轮，抱紧千斤顶的活塞杆从固定背架端部分别向两侧外伸或内缩，当抱紧千斤顶的活塞杆处于外伸状态时，活动手臂的第二端向内压紧钢管桩，活动手臂第二端上安装的滚珠可沿钢管桩桩身滚动，当抱紧千斤顶的活塞杆向内收缩时，活动手臂第二端相对固定背架转动而向外伸出而远离钢管桩。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

本实用新型针对海上风力发电机组桩基钢承台基础和导管架基础在海上施工现场需要进行精确定位打桩，提供一种能准确对位的双层沉桩定位模架，使钢管桩能定位准确，大大减小了沉桩施工难度。定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒采用插入式连接，安装和拆除均容易操作。在完成沉桩操作后，还可以对定位模架进行拆除并重复利用，适用性广，降低了工程造价。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的海上风力发电机组基础主视图。

图2沉桩定位模架俯视图。

图3是图2的A-A剖面图，显示的是沉桩定位模架立面图。

图4是双层钢套筒示意图。

图5是桩抱箍示意图(合拢时)。

图6是桩抱箍示意图(张开时)。

其中，

钢管桩1，钢承台2，风力发电机组塔筒3，法兰盘4，桩腿5，中心箱体6，桁架支撑桩10，定位桁架11，液压锤12，桩抱箍17，外钢筒20，内钢筒21，锁紧螺栓22，顶盖23，双层钢套筒24，抱紧千斤顶25，滚轮26，活动手臂27，固定背架28，龙口29

具体实施方式

如图1所示，为海上风力发电机组的基础，其包括三根钢管桩1和钢承台2。钢承台2上部设置与风力发电机组塔筒3连接的法兰盘4，钢承台2下部设置与钢管桩1数量一致的钢承台桩腿5。装配后，钢承台桩腿5插入钢管桩1内，并在缝隙内灌注高性能灌浆材料。

为保证钢管桩沉桩的精确位置，本实用新型设计了一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，如图2和图3所示，该定位模架由位于中心的桁架支撑桩10、围绕于桁架支撑桩外部的定位桁架11及双层钢套筒24组成。桁架支撑桩为直径大于8米的大直径钢管桩，优选8m～15m的大直径钢管桩。

定位桁架11从双层钢套筒24向外部延伸形成间隔均匀地三个支部，每个支部对应一根钢管桩，每个支部外端中心具有用于容纳钢管桩的龙口29。如图4所示，双层钢套筒24由同轴异径的内钢筒21、外钢筒20、顶盖23、锁紧螺栓22构成，外钢筒20、桁架支撑桩10、内钢筒21三者的直径关系为：外钢筒内径>桁架支撑桩外径，桁架支撑桩内径>内钢筒外径，间距优选2～5cm，以方便安装时桁架支撑桩10插入双层钢套筒24，外钢筒下部设有多个贯穿筒壁的将桁架支撑桩10固定在双层钢套筒24的锁紧螺栓22。双层钢套筒24与定位桁架11通过节点固定在一起，双层钢套筒24外壁焊接有用于与节点固定在一起的节点钢板。双层钢套筒倒扣于桁架支撑桩顶部，桁架支撑桩套接于双层钢套筒的内、外钢筒之间，并通过锁紧螺栓锁紧固定。

如图3所示，每个龙口位置的定位桁架上设置有上、下层的桩抱箍17，桩抱箍17通过连接杆件与定位桁架11连接在一起，沉桩时钢管桩1通过上、下层桩抱箍17进行固定定位。如图5、6所示，桩抱箍17由左右对称的活动手臂27、固定背架28和抱紧千斤顶25以及滚轮26组成，固定背架28相对于定位桁架固定，活动手臂27中部铰接于固定背架28，可以绕固定轴转动，活动手臂27的第一端连接于抱紧千斤顶25的活塞杆外伸端，活动手臂27的第二端设有滚轮。抱紧千斤顶25的活塞杆可以从固定背架端部分别向两侧外伸出去，带动活动手臂27绕固定轴转动。当抱紧千斤顶25的活塞杆处于外伸状态时，将活动手臂的第一端向外推开，则活动手臂的第二端向内(即钢管桩桩面)压紧，从而将钢管桩紧紧抱住。当抱紧千斤顶25的活塞杆向内收缩时，活动手臂第一端向内接近固定背架28，第二端向外伸出(远离钢管桩面)，呈张开张态，此时钢管桩可以平移进入或离开抱箍内，从而使活动手臂的张开和合拢通过抱紧千斤顶25的伸缩来控制。滚轮26可绕钢管桩表面滚动，通过千斤顶伸缩调整钢管桩的位置。

本实用新型的施工应用如下：

1、桁架支撑桩施打：在钢承台中心位置施打一根桁架支撑桩，为保证定位桁架的稳定性，桁架支撑桩一般为直径8m～15m的钢管桩。根据施工现场地质条件，选择功率适当的振动锤进行桁架支撑桩沉桩。

2、定位桁架安装：定位桁架在岸上预制厂加工，驳船整体运输至施工现场，通过水上起重平台吊起后将定位桁架中心的双层钢套筒插入桁架支撑桩，双层钢套筒与桁架支撑桩锁紧固定，定位桁架安装完毕。

3、钢管桩就位：钢管桩在岸上钢结构加工厂制造，驳船运输至施工现场。张开上下两层桩抱箍活动手臂，水上起重平台吊索挂扣钢管桩顶部吊点，将钢管桩立起后移动起重臂架让钢管桩进入定位模架龙口桩抱箍内，合拢上下两层的桩抱箍。通过滚轮千斤顶位置调整钢管桩位置，位置测量，确认位置在允许误差范围内后下放钢管桩，解开吊索。

4、钢管桩施打：水上起重平台吊索将液压锤吊至钢管桩桩顶上，再次测量钢管桩位置，确认符合要求后，启动液压锤施打，同步进行钢管桩位置的校核，不符合要求时及通过滚轮千斤顶进行钢管桩位置调整。持续施打钢管桩直到顶标高符合要求。停止液压锤并吊离钢管桩顶，依次施打其他两根钢管桩。

5、定位模架拆除：先张开桩抱箍，并解除双层钢套筒与辅助支撑桩的锁紧螺栓连接，采用水上起重平台将定位桁架吊起后放在运输驳船上。选择功率适当的振动锤，挂于水上起重平台吊索上，移位至桁架支撑桩上并夹紧，启动振动锤和卷扬机，将桁架支撑桩往上拔，直至全部拔出平放于运输驳船上。

6、钢承台安装：钢承台在岸上钢结构加工厂制造，驳船运输至施工现场，采用水上起重平台起吊安装，让钢承台的三个桩腿全部滑入预先施打的三根钢管桩内，在每个钢管桩顶与钢承台桩腿钢牛腿对应的位置均匀布置三个调平卡桩器，由调平卡桩器支撑钢承台的重量。

7、钢承台调平：每个调平卡桩器上设有径向和轴向千斤顶，钢承台顶部法兰盘面上安放了2个倾斜传感器，数据由微处理器处理后通过显示电路将钢承台的姿态显示给施工人员。微处理器根据钢承台的姿态计算分析，再通过控制三根钢管桩上的九套调平卡桩器上的18个千斤顶调整钢承台桩腿的标高与位置，进而调整钢承台法兰盘水平度。使钢承台桩腿轴线与钢管桩轴线重合，同时保持钢承台法兰盘水平符合要求。

8、灌浆连接：在钢承台桩腿与钢管桩之间形成的环形空间灌注灌浆材料，灌浆机的灌浆管分别与钢管桩壁上三个灌浆孔连接。启动灌浆机将灌浆材料压入环形间隙内，直至钢管桩顶部有灌浆材料溢出，将灌浆孔封闭，设备撤离，依次灌注其它两根钢管桩。

9、支撑调平系统拆除：经过一定时间，灌浆材料硬化后，钢承台桩腿与钢管桩连接完成，拆除调平卡桩器完成海上风力发电机组基础。

Claims (6)

1.一种海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于包括：一位于中心的桁架支撑桩、围绕于桁架支撑桩外部的定位桁架及双层钢套筒，定位桁架与桁架支撑桩通过双层钢套筒连接在一起，定位桁架从双层钢套筒向外部延伸形成间隔均匀的多个支部，支部的数量与海上风力发电机组基础的钢管桩数量一致，每个支部外端中心具有用于容纳钢管桩的龙口，双层钢套筒由同轴异径的内钢筒、外钢筒及顶盖构成，双层钢套筒与定位桁架通过节点固定在一起，桁架支撑桩套接于双层钢套筒的内、外钢筒之间。

2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于：桁架支撑桩为8m～15m的大直径桩。

3.根据权利要求1所述的海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于：外钢筒的内径比桁架支撑桩的外径大2～5cm，内钢管的外径比桁架支撑桩的内径小2～5cm，外钢筒下部设有多个贯穿筒壁的将桁架支撑桩固定在双层钢套筒内的锁紧螺栓。

4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于：双层钢套筒外壁焊接有用于与节点固定在一起的节点钢板。

5.根据权利要求1所述的海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于：每个龙口位置的定位桁架上设置有上、下层的桩抱箍，桩抱箍通过连接杆件与定位桁架连接在一起。

6.根据权利要求5所述的海上风力发电机组基础的沉桩定位模架，其特征在于：桩抱箍由左右对称的活动手臂、固定背架和抱紧千斤顶组成，固定背架相对于定位桁架固定，活动手臂中部铰接于固定背架，活动手臂的第一端连接于抱紧千斤顶的活塞杆外伸端，活动手臂第二端上设置有可沿钢管桩桩身滚动的滚轮，抱紧千斤顶的活塞杆从固定背架端部分别向两侧外伸或内缩，当抱紧千斤顶的活塞杆处于外伸状态时，活动手臂的第二端向内压紧钢管桩，活动手臂第二端上安装的滚珠可沿钢管桩桩身滚动，当抱紧千斤顶的活塞杆向内收缩时，活动手臂第二端相对固定背架转动而向外伸出而远离钢管桩。